2.12.1 Қаңқаның анық жұмысы және есептік сұлбасын таңдау
Өндіріс ғимараты өзара кеңістікті қосылған әр түрлі элементтерінің құралымдары болып табылады. Бойлық және көлденең байланыстар жүйесімен бірімен бірі қосылған жазық көлденең рамалар негізгі көтергіш құралымдарын құрайды. Одан басқа, қоршаушы элементтер – жамылғы мен қабырға толтырғыштары да құралымдар элементтерінің арасындағы байланыстары болып табылады. Соныменен ғимарат қаңқасы кеңістікті құралым болып келеді. Оларды есептік сұлбаға ауыстырғанда қаңқа жазық жүйелерге бөлініп, күштеулерді анықтауда біршама олқылықтарға келтіреді. Бұл олқылықтар қаңқаның кеңістікті жұмысын шамалап есепке алу арқылы жартылай толықтырылады.
Көлденең раманың есептік сұлбасы – ол бірнеше рет статикалық анықталмайтын түйіндері қатаң жүйе (66, а - сурет). Есептеуді жеңілдету үшін, күштеулерді анықтаған кезде, түйіндердің қатаңдығын елемей олар топсалы деп саналады (66, б - сурет). Мұндай болжау тік күштеулерді анықтауда шамалы қателіктер жібереді. Осындай жүйеде күштеулерді анықтау үшін бастапқы кезінде-ақ барлық сырықтардың инерция моменттері және қимасы аудандары белгілі болуын қажет етеді. Сондықтан, өтпелі ұстындар мен ферманы есептеген кезде қатаңдылығы эквивалентті тұтас түріне алмастырылады. Алынған есептік сұлба ригелдің ұстынмен қосылу құралымына байланысты қатаң (66, в - сурет) немесе топсалы түйіндермен болуы мүмкін (66, г - сурет).
66-сурет. Каңқа көлденең рамаларын есептеу ерекшеліктері
Рамаларды горизонталды жүктемеге және майыстырушы моменттерге есептеген кезде раманың жоғарғы түйіндерінің шамалы бұрылу бұрыштарын елемеуге болады, яғни ригель шексіз қатаң деп қабылданады (66, д, е - сурет). Мұндай болжам көп қателік бермейді егер ригельдің қума қатаңдығының таған қума қатаңдығына қатысы жеткілікті көп болса:
к
,
(132)
мұнда
к =
;
;
н
,
в
,
р
– ұстынның төменгі, жоғарғы бөліктерінің
және ригелдің инерция моменттері; ℓ -
ригелдің аралығы; Н – ұстынның биіктігі.
Сонымен, өнеркәсіп ғимараттарының болат қаңқасының көлденеңдік рамасын есептеген кезде, есептеу еңбек сіңірімділігін едәуір төмендетіп, шамалы олқылыққа келтіретін қарапайымдалған есептік сұлбалары пайдаланылады.
Қаңқа элементтеріндегі нақты күштеулер дәл есептік сұлба бойынша анықталғанынан әрдайым ажырасады. Ол қабылдаған есептеу әдісіне (деформацияланған немесе деформацияланбаған сұлбасы бойынша), көлденең рамалардың тірелгенінің және оның элементтері қосылыстарының идеалданған жағдайларына байланысты болады.
Есептік сұлбада құралымдық элементтері түйіндерінде қосылыстары идиалданған өстік сызықтармен көрсетіледі. Оларда раманың барлық элеметтерінің және қималарында айырмашылығы бар жеке бөліктерінің ұзындығы, осы элементтердің және бөліктерінің екпін моменттері арасындағы қатысы, есептеуге қабылданған элементтердің бір бірімен және іргетаспен қосылу түрлері белгіленуі керек.
Есептік сұлбада ұстындардың геометриялық өсі ретінде ұстындар қимасы ауырлық ортасының сызықтары қабылданады. Алдын ала қималары белгісіз болғандықтан, осы элементтердің геометриялық өсі ретінде олардың қимасы биіктігінің ортасын қабылдауға болады. Ұстын сырықтарының қысып бекітілгені түптабанның астыңғы деңгейі деп есептеледі (67 - сурет).
Ригелдің геометриялық өсі ретінде, рамалардың ригелі ұстындарда қатаң қысып бекітілген кезде, өтпелі ригелдің (ферманың) төменгі белдемесінің өсі немесе тұтас ригель биіктігінің ортасы, ал ригелі ұстынға топсалы қосылған ғимараттарда – тіректік топсалардың орталарын қосатын сызық қабылданады. Шамалы еңістікте (1:8) орналасқан ригелдерді есептік сұлбасында горизонталды деп қабылдауға болады.
67-сурет. Бір аралықты раманың сұлбасы
а – құралымдық; б - есептік
67-суретте сатылы ұстынға ригелі қысып бекітілген бір аралықты раманың құралымдық және есептік сұлбалары келтірілген. Шеткі қатардағы сатылы ұстындардың жоғарғы мен төменгі бөліктерінің ауырлық ортасы бір өсте орналаспаған, сондықтан раманың тағанында ұстындар өстерінің арасындағы қашықтыққа тең горизонталды кемері бар.
Ұстын кемерінің өлшемін «е0» және ұстынның төменгі «т» мен жоғарғы «ж» бөліктерінің және ригелдің «р» инерция моменттерін анықтау үшін олардың қима өлшемдерін білу керек. Олар жобалаудың бұл кезеңінде әлі белгісіз. Сондықтан ұқсас имараттардың жобалау мәліметтері пайдаланылады. Өнеркәсіп ғимараттарын жобалау тәжірибесі бойынша ұстынның жоғарғы мен төменгі бөліктерінің ауырлық ортасы арасындағы қашықтығы
е0 = (0,45 … 0,55) hт – 0,5 hж,
мұндағы hт мен hж - ұстынның сәйкес төменгі және жоғарғы бөліктері қимасының биіктігі.
Раманы статикалық есептеу үшін элементтерінің инерция моменттерінің тек ара қатысын білу жеткілікті. Бұл ара қатыстарын мына шамаларда қабылдауға болады
т / ж = 5 … 10; р / т = 2 … 6.
Ұстынның горизонталды бөлігінің (кемерінің) инерция моментін шексіздікке тең деп қабылданады.
Көп аралықты рамалардың ортаңғы ұстындары шеткілеріне қарағанда едәуір қуаттылау келеді, ортаңғы ұстынның төменгі бөлігі инерция моментінің то және жоғарғы бөлігінің жо шеткі ұстынның сәйкес бөліктерінің инерция моментіне қатысы әдетте мынаны құрайды:
то / т = 10…30 – ішкі және шеткі ұстындардың адымы бірдей кезінде;
20…60 – ішкі ұстындардың адымы шеткі ұстындардағыдан екі есе артық болған кезде;
жо / ж = 1,5…3 - ішкі және шеткі ұстындардың адымы бірдей кезінде;
2,5…7 - ішкі ұстындардың адымы шеткі ұстындардағыдан екі есе артық болған кезде.
68-сурет. Көп аралықты рамалардың есептік сұлбалары
а – аралықтарындағы биіктігі бірдей кезінде; б, в – күрделі жағдайларда
Көп аралықты ғимараттарда ригелдің ұстындармен топсалы қосылуын қабылдау керек. Жұмыс ережесінің тобы 7К, 8К мен ауыр крандары бар ғимараттарда және де конфигурациясы күрделі көп аралықты рамалардың биіктеу аралықтарының ригелі ұстынмен қатаң қосылады (68-сурет).
Бойлық бағытта раманың есептік сұлбасына екі параллельді жазықтықтармен қиылған ғимарат ячейкасы (ені «В» есептік блок) кіреді. Ұстынның ішкі және шеткі қатардағы ұстындардың адымы бірдей болған кезінде (бір аралықты ғимараттарда да) блоктың ені осы адымға «В»-ге тең (69, а - сурет). Ұстындар адымы әр түрлі болған кезде есептік блок адымы ең үлкен қатары бойынша белгіленеді (69, б,в-сурет).
69-сурет. Есептік блоктардың сұлбалары (В – блоктың ені)
а – ортаңғы және шеткі қатардағы ұстындардың адымы бірдей кезінде; б, в – соның өзі, адымдары әр түрлі кезінде
Есептік блоктар аралығындағы әр қатардағы ұстындардың қатаңдықтарын қосып және блок арасында құралымдарға әсер ететін жүктемелерді есепке алып, есептік блок жазық есептік сұлбаға келтіріледі.